凝固点降低法测定摩尔质量
实验目的
1 •用凝固点降低法测定尿素的摩尔质量； 2•掌握固点降低法测摩尔质量的原理；
3.理解、绘制冷却曲线，并通过冷却曲线校正凝固点
实验原理
假设溶质在溶液中不发生缔合和分解，也不与固态纯溶剂生成固溶体，则由热力学理论岀发，可以导 岀理想稀薄溶液的凝固点降低值 ？T (即纯溶剂和溶液的凝固点之差)与溶质质量摩尔浓度
b B 之间的关系:
*
K f
：T f =T f _T f = K f b B
— m B (1)由此可导出计算溶质摩尔质量 M 的公式：
M B m A
K f m B
*
M B =—-——
(2)以上各式中：T f ,T f 分别为纯溶剂、溶液的凝固点，单位
K m 、m 分别
汀M A
为溶剂、溶质的质量，单位 kg ； K f 为溶剂的凝固点降低常数，与溶剂性质有关，单位
K ・kg • mol -1 ；若已
知溶剂的K f 值，通过实验测得？T ，便可用式 ⑵ 求得M B 。
也可由式(1)通过？T -m 的关系，线性回归以斜 率求得M 。
通常测定凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，使其结晶。
但是，实际上溶液冷却到凝固点，往往并不析 岀晶体，这是因为新相形成需要一定的能量，故结晶并不析岀，这就是所谓过冷现象。
然后由于搅拌或加 入晶种促使溶剂结晶，由结晶放岀的凝固热，使体系温度回升。
从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不 同。
对纯溶剂，固一液两相共存时，自由度
f=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图
1(1)所示。
对溶液，固一液两相共存时，自由度
f=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度
回升，回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段此时应按图
三. 仪器和试剂
凝固点测定仪，精密电子温差测量仪，电子天平，移液管
(50mL)，蒸馏水，尿素，粗盐，冰
四. 操作步骤
1. 准备冷浴
(1)理想状态下的溶剂 (2)有过冷的溶剂 1(3)所示方法加以校正
(3)有过冷的溶液
冰水浴槽中装入三分之二的冰和三分之一的水，将温度传感器插入冷浴中，取适量粗盐与冰水混合, 使冷浴温度达到-2 'C〜-3 'C,将电子温差测量仪采零、锁定，将定时时间间隔为设10s。
2. 溶剂冷却曲线的测定
用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入50mL纯水，插入洁净的搅拌环和温度传感器，不断搅拌，观
察水温的变化，当水温接近「C时，开始记录“温差”值，并加快搅拌速度，待温度回升后，恢复原来的搅拌，如此可以减少数据的组数。
通常水温的变化规律为“下降-上升-稳定”，即有过冷现象。
当温度达到稳定段后，在稳定段再读数5〜7组，即可结束读数。
取岀凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部融化，重复测定溶剂温度随时间的变化关系，共三次，每次的稳定段读数之差不超过0.006 C,三次平均值作为纯水的凝固点。
3. 溶液冷却曲线的测定
用电子天平称量约0.4g的尿素。
如前将凝固点管中的冰融化，将准确称量的尿素加入管中（若在步骤2的搅拌时带出较多的水，可重新移取50ml），待其溶解后，同步骤2测定溶液的温度随时间的变化关系，共三次。
五.数据的记录和处理
各取一组合理数据，在坐标纸上绘制纯溶剂和溶液的冷却曲线，分别找岀纯溶剂和溶液的凝固点，并
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
悟液冷却曲线
常剂冷却曲线
由图知，：T f二T；—T f 二(3-2.75 )C =0.25 C
所以由公式M B 二Kf m B得：M B=1.86 0.4038 100.0601 Kg/mol=60.1g/mol
_T f m A 0.25 0.05
六.注意事项
1 •实验所用的凝固点管必须洁净、干燥。
2•冷却过程中的搅拌要充分，但不可使搅拌桨超岀液面，以免把样品溅在器壁上。
3•结晶必须完全融化后才能进行下一次的测量。
4•凝固点测定仪经“清零”、“锁定”后，其电源就不能关闭。
七.思考题
1 •根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？
答：根据稀溶液依数性，溶质加入量要少；太多不符合稀溶液，太少凝固点下不明显。
2•什么叫凝固点？凝固点降低的公式在什么条件下才适用？它能否用于电解质溶液？
答：固体溶剂与溶液成平衡的温度称为溶液的凝固点。
含非挥发性溶质的双组分稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，当确定了溶剂的种类和数量后，溶剂凝固点的降低值仅取决与所含溶质分子的数目。
对于理想溶液或浓度很稀的溶液，根据范特霍夫凝固点降低公式知道：在溶液浓度很稀时，如果溶质与溶剂不生成固溶体，溶液的凝固点降低值
与溶质的质量摩尔浓度(mol • kg-1 )成正比。
一般只适用于强电解质稀溶液。
其次凝固点不应太高或太低，应在常温下易达到。
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